初中生物競(jìng)賽輔導(dǎo)教程 第四章生物的新陳代謝(知識(shí)概要)

第四章  生物的新陳代謝第一節(jié)  酶【知識(shí)概要】一、酶的概念1酶是生物催化劑酶是由生物體活細(xì)胞所產(chǎn)生的一類(lèi)具有生物催化作用的有機(jī)物。生物體內(nèi)的新陳代謝過(guò)程包含著許多復(fù)雜而有規(guī)律的物質(zhì)變化和能量變化，其中的許多化學(xué)反應(yīng)都是在酶的催化作用下進(jìn)行的。2酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)酶具有一般蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)。從酶的化學(xué)組成來(lái)看，有簡(jiǎn)單蛋白和復(fù)合蛋白兩類(lèi)。屬于簡(jiǎn)單蛋白的酶，只含有蛋白質(zhì)；屬于復(fù)合蛋白的酶分子中，除了蛋白質(zhì)外，還有非蛋白質(zhì)的小分子物質(zhì)，前者稱(chēng)酶蛋白，后者稱(chēng)輔助因子，可分為輔酶和輔基兩類(lèi)。近些年來(lái)發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)，有的酶是RNA。二、酶催化作用的特點(diǎn)酶與一般催化劑一樣，能降低化學(xué)反應(yīng)所需的活化能，使反應(yīng)速度加快，反應(yīng)完成時(shí)，酶本身的化學(xué)性質(zhì)并不發(fā)生變化。酶與一般非生物催化劑不同的特點(diǎn)是：1高效性；2專(zhuān)一性；3需要適宜的條件。三、酶催化作用的機(jī)理現(xiàn)在認(rèn)為，酶進(jìn)行催化作用時(shí)，首先要和底物結(jié)合，形成一中間絡(luò)合物，它很容易轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物和酶；該過(guò)程可表示為：S（底物）E（酶）SE（中間絡(luò)合物） E（酶）P（反應(yīng)產(chǎn)物）。酶分子中直接與底物結(jié)合并與酶催化作用直接有關(guān)的部位稱(chēng)為“活性（力）中心。一般認(rèn)為，酶的活性中心有兩個(gè)功能部位：結(jié)合部位和催化部位。四、影響酶催化作用的因素影響酶催化作用的因素有底物濃度、溫度、pH、酶濃度、激活劑和抑制劑等。第二節(jié)  植物的營(yíng)養(yǎng)器官【知識(shí)概要】一、根根據(jù)發(fā)生的部位，根分成主根、側(cè)根和不定根三種。植物地下部分所有根的總和叫做根系，分為直根系和須根系兩種。從根的頂端到著生根毛的部分叫做根尖，它是根生長(zhǎng)、分化、吸收最活躍的部位。從根尖的頂端起，依次分成根冠、分生區(qū)（生長(zhǎng)點(diǎn)）、伸長(zhǎng)區(qū)和成熟區(qū)（根毛區(qū)）四部分。根的初生結(jié)構(gòu)由外向內(nèi)分成表皮、皮層和維管柱（中柱）。皮層的最內(nèi)層細(xì)胞叫做內(nèi)皮層，這層細(xì)胞的徑向壁和橫壁上形成栓質(zhì)化的帶狀加厚結(jié)構(gòu)，叫做凱氏帶，它具有加強(qiáng)控制根的物質(zhì)轉(zhuǎn)移的作用。維管柱由中柱鞘、初生木質(zhì)部和初生韌皮部三部分組成。雙子葉植物的根可以進(jìn)行次生生長(zhǎng)，由形成層細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞分裂，向內(nèi)形成次生木質(zhì)部，向外形成次生韌皮部。根的生理功能是吸收、支持、合成和貯藏，有些植物的根還有營(yíng)養(yǎng)繁殖的作用。二、莖莖的形態(tài)特征是有節(jié)和節(jié)間，有芽，落葉后節(jié)上有葉痕。莖因生長(zhǎng)習(xí)性的不同，可以分為直立莖、攀援莖、纏繞莖和匍匐莖四類(lèi)。莖的主干由種子的胚芽發(fā)育而成，側(cè)枝由主干上的芽發(fā)育而成。因此，芽是一個(gè)枝條的雛型，將植物的葉芽縱切，從上到下依次為生長(zhǎng)點(diǎn)、葉原基、幼葉、腋芽原基。雙子葉植物莖的初生結(jié)構(gòu)分為表皮、皮層和維管柱。維管柱由維管束、髓和髓射線(xiàn)三部分組成。維管束是初生韌皮部、形成層和初生木質(zhì)部組成的束狀結(jié)構(gòu)。雙子葉植物莖的維管束常排列成筒狀。莖的次生結(jié)構(gòu)是由形成層的活動(dòng)而加粗的部分。由于形成層的活動(dòng)受四季氣候影響而在多年生木質(zhì)部橫切面上出現(xiàn)年輪。一般單子葉植物的莖只有初生結(jié)構(gòu)，由表皮、維管束和薄壁組織組成。表皮下有機(jī)械組織，起支持作用，其細(xì)胞常含葉綠體。維管束是分散的，有的植物莖中空成髓腔。莖的生理功能主要是運(yùn)輸水分、無(wú)機(jī)鹽類(lèi)和有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)又能支持技、葉、花和果實(shí)展向空中。此外還有貯藏和營(yíng)養(yǎng)繁殖的作用。三、葉植物的葉一般由葉片、葉柄和托葉三部分組成。葉片內(nèi)分布著葉脈，葉脈有網(wǎng)狀脈和平行脈之分。葉柄有支持和輸導(dǎo)作用。葉片的結(jié)構(gòu)通常分三部分：表皮、葉肉和葉脈。表在分為上表皮和下表皮。表皮細(xì)胞之間有許多氣孔，由兩個(gè)保衛(wèi)細(xì)胞圍成，保衛(wèi)細(xì)胞控制著氣孔的開(kāi)閉。氣孔是葉蒸騰水分和氣體進(jìn)出的通道。葉肉由含許多葉綠體的薄壁細(xì)胞組成，分為柵欄和海綿組織，大中型葉脈由維管束和機(jī)械組織構(gòu)成，木質(zhì)部在上，韌皮部在下。葉脈越細(xì)，結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單。四、根、莖、葉的變態(tài)根的變態(tài)包括貯藏根（有肉質(zhì)直根、塊根）、氣生根（有支柱根、呼吸根、攀援根等）、寄生根（吸器）；莖的變態(tài)包括地下莖的變態(tài)（有塊莖、鱗莖、球莖、根狀莖等）、地上莖的變態(tài)（有莖卷須、枝刺、葉狀枝、肉質(zhì)莖等）；葉的變態(tài)，有苞葉、葉卷須、鱗葉、葉刺、捕蟲(chóng)葉等。第三節(jié)  植物的光合作用【知識(shí)概要】一、光合作用的概念及其重要意義光合作用是指綠色植物通過(guò)葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存著能量的有機(jī)物，并且釋放出氧的過(guò)程。光合作用的重要意義是把無(wú)機(jī)物轉(zhuǎn)變成有機(jī)物，轉(zhuǎn)化并儲(chǔ)存太陽(yáng)能，使大氣中的氧和二氧化碳的含量相對(duì)穩(wěn)定等?？傊夂献饔檬堑厍蛏蠋缀跻磺猩锏纳?、繁榮和發(fā)展的根本源泉。二、光合作用的場(chǎng)所和光合色素葉片是植物進(jìn)行光合作用的主要器官，葉綠體是光合作用的重要細(xì)胞器。葉綠體的類(lèi)囊體薄膜上分布有光合色素，在類(lèi)囊體膜和間質(zhì)中存在許多種光合作用需要的酶。葉綠體中的色素有三類(lèi)：葉綠素，主要是葉綠素a和葉綠素b。絕大多數(shù)葉綠素a分子和全部葉綠素b分子具有收集光能的作用，少數(shù)不同狀態(tài)的葉綠素a分子有將光能轉(zhuǎn)換為電能的作用。類(lèi)胡蘿卜素，包括胡蘿卜素和葉黃素。它們除有收集光能的作用之外，還有防止光照傷害葉綠素的功能。藻膽素，是藻類(lèi)進(jìn)行光合作用的主要色素。三、光合作用的過(guò)程光合作用的總反應(yīng)式概括為：CO2H2O （CH2O）O21光反應(yīng)階段是由光引起的光化反應(yīng)，在葉綠體的類(lèi)囊體上進(jìn)行，包括兩個(gè)步驟：光能的吸收、傳遞和轉(zhuǎn)換，是通過(guò)原初反應(yīng)完成的。這個(gè)過(guò)程使光能轉(zhuǎn)換為電能。電能轉(zhuǎn)換為活躍化學(xué)能過(guò)程，是通過(guò)電子傳達(dá)和光合磷酸化完成的。結(jié)果使電能轉(zhuǎn)變成的活躍化學(xué)能貯存于ATP和NADPH2中。2暗反應(yīng)階段是由若干酶所催化的化學(xué)反應(yīng)，不需要光，在葉綠體的間質(zhì)中進(jìn)行。暗反應(yīng)是活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定化學(xué)能的過(guò)程，通過(guò)碳同化來(lái)完成。碳同化的途徑有卡爾文循環(huán)（C3途徑）、C4途徑和景天科酸代謝（CAM）?？栁难h(huán)是碳同化的主要形式，大體分三個(gè)階段：羧化階段（CO2的固定）。還原階段。更新階段。根據(jù)碳同化的最初光合產(chǎn)物的不同，把高等植物分為C3植物和C4植物兩類(lèi)。四、外界條件對(duì)光合作用的影響影響光合作用的外界條件主要有光照強(qiáng)度、二氧化碳濃度、溫度和水含量等。第四節(jié)  植物對(duì)水分的吸收和利用【知識(shí)概要】一、植物細(xì)胞對(duì)水分的吸收細(xì)胞吸水的主要方式是滲透吸水。細(xì)胞的滲透吸水取決于水勢(shì)。純水的水勢(shì)最高，定為零值，則其他溶液的水勢(shì)就成負(fù)值，溶液越濃，水勢(shì)越低，水勢(shì)總是從水勢(shì)高的系統(tǒng)通過(guò)半透膜向水勢(shì)低的系統(tǒng)移動(dòng)。成熟的植物細(xì)胞是一個(gè)滲透系統(tǒng)，細(xì)胞的水勢(shì)表示為：水勢(shì)滲透勢(shì)壓力勢(shì)襯質(zhì)勢(shì)當(dāng)細(xì)胞處于不同濃度的溶液中時(shí)，在細(xì)胞內(nèi)外就會(huì)有水勢(shì)差，從而發(fā)生滲透作用?？梢杂谩爸参锛?xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原”實(shí)驗(yàn)來(lái)證明植物細(xì)胞的滲透作用。植物細(xì)胞在形成液泡之前依靠吸脹作用吸水。吸脹作用是親水膠體吸水膨脹的現(xiàn)象。二、植物根系對(duì)水分的吸收根系吸水有兩種動(dòng)力：（l）根壓：即根系的生理活動(dòng)使液流從根部上升的動(dòng)力。從土壤到根內(nèi)通常存在一個(gè)由高到低的水勢(shì)梯度。使水分由土壤溶液進(jìn)入根的表皮、皮層，進(jìn)而到達(dá)木質(zhì)部導(dǎo)管。此外水分還可以通過(guò)成熟區(qū)表皮細(xì)胞壁以及根內(nèi)層層細(xì)胞之間的間隙向里滲入，最終也達(dá)到導(dǎo)管。（2）蒸騰拉力：這種吸水是依靠蒸騰失水而產(chǎn)生的蒸騰拉力，由枝葉形成的力量使到根部而引起的被動(dòng)吸水。影響根系吸水的外界條件有土壤中可用水分、土壤通氣狀況、土壤溫度、土壤溶液濃度等。三、蒸騰作用水分以氣體狀態(tài)從植物體表面（主要是葉）散失到體外的現(xiàn)象叫做蒸騰作用。蒸騰作用對(duì)植物體有重要生理意義。蒸騰作用是植物對(duì)水分吸收和運(yùn)輸?shù)闹饕獎(jiǎng)恿?，蒸騰作用能促進(jìn)礦質(zhì)養(yǎng)料在體內(nèi)的運(yùn)輸，蒸騰作用能降低葉片的溫度。植物成長(zhǎng)以后，蒸騰作用主要通過(guò)葉面進(jìn)行。葉面蒸騰分為角質(zhì)蒸騰和氣孔蒸騰，后者是最主要形式。外界條件影響蒸騰作用的最主要因素是光照，此外還有空氣相對(duì)濕度、溫度、風(fēng)等。生產(chǎn)實(shí)踐上，一方面要促使根系生長(zhǎng)健壯，增強(qiáng)吸水能力；另一方面要減少蒸騰，這在干旱環(huán)境中更為重要。四、植物體內(nèi)水分的運(yùn)輸水分被根系吸收進(jìn)入木質(zhì)部的導(dǎo)管和管胞后，沿著木質(zhì)部向上運(yùn)輸?shù)角o或葉的木質(zhì)部，而到達(dá)植物體的各部。水分子在導(dǎo)管內(nèi)上有蒸騰拉力，下有根壓，中間有水分子本身的內(nèi)聚力，使水分形成連續(xù)的水柱源源而上。第五節(jié)  植物的礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)【知識(shí)概要】一、植物必需的礦質(zhì)元素及其主要生理作用植物生長(zhǎng)發(fā)育必需的元素有C、H、O、N、P、K、S、Ca、Mg、Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo和Cl等16種，除C、H、O以外的13種元素主要由根系從土壤中吸收，叫做礦質(zhì)元素。植物對(duì)前9種元素需要量相對(duì)較大，屬于大量元素；對(duì)后7種元素需要量極微，屬于微量元素。礦質(zhì)元素的生理作用：一是細(xì)胞結(jié)構(gòu)物質(zhì)的組成成分；二是植物生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)者，參與酶的活動(dòng)；三是起電化學(xué)作用，即離子濃度的平衡。膠體的穩(wěn)定和電荷中和等。二、植物體對(duì)礦質(zhì)元素的吸收根吸收土壤中礦質(zhì)離子的過(guò)程，首先通過(guò)交換吸附把離子吸附在根部表皮細(xì)胞表面；然后靠擴(kuò)散作用，通過(guò)非質(zhì)體運(yùn)輸進(jìn)入皮層內(nèi)部，同時(shí)，也靠呼吸供給的能量做功，通過(guò)共質(zhì)體主動(dòng)運(yùn)輸進(jìn)入根細(xì)胞內(nèi)部；最后進(jìn)入導(dǎo)管。根吸收礦質(zhì)元素的主要特點(diǎn)表現(xiàn)在：根吸收礦質(zhì)元素和吸收水分是相對(duì)獨(dú)立的，根對(duì)離子的吸收有選擇性。三、生物固氮某些微生物把空氣中的游離氮固定轉(zhuǎn)化為含氮化合物的過(guò)程稱(chēng)為生物固氮。固氮微生物依靠固氮酶，消耗能量，把氮還原成氨，供植物利用。其總反應(yīng)式為N28e8H16ATP 2NH3H216ADP16Pi四、礦質(zhì)元素在植物體內(nèi)的運(yùn)輸和利用吸收到根內(nèi)的礦質(zhì)元素，多數(shù)同化為有機(jī)物，有一些仍呈離子狀態(tài)。它們進(jìn)入導(dǎo)管后，隨蒸騰作用流經(jīng)木質(zhì)部一起上升到地上各部，有些物質(zhì)可從木質(zhì)部橫向運(yùn)輸?shù)巾g皮部。在植物體內(nèi)，參與循環(huán)的元素大多分布于代謝較旺盛的幼嫩部分，Ca、Fe等不參與循環(huán)的礦質(zhì)元素在越老的器官含量越多。第六節(jié)  高等動(dòng)物和人體內(nèi)的主要代謝系統(tǒng)【知識(shí)概要】一、消化系統(tǒng)1消化系統(tǒng)的組成高等動(dòng)物和人體的消化系統(tǒng)分為消化管和消化腺兩部分。消化管一般分為口腔、咽、食道、胃、小腸（十二指腸、空腸和回腸）、大腸（盲腸、結(jié)腸和直腸）和肛門(mén)。小腸是消化和吸收的主要場(chǎng)所，是消化管中最長(zhǎng)的部分。消化腺分為兩類(lèi)，一類(lèi)是位于消化道外的大消化腺，如唾液腺、肝、胰；一類(lèi)是位于消化道壁、粘膜層的大量小消化腺，如胃腺、腸腺。消化腺分泌的消化液里含多種消化酶。肝臟是體內(nèi)最大的消化腺，具有分泌膽汁、物質(zhì)代謝、參與血細(xì)胞生成和破壞、解毒、產(chǎn)生體熱等作用。2食物的營(yíng)養(yǎng)成分組成食物的營(yíng)養(yǎng)成分分為糖類(lèi)、脂類(lèi)、蛋白質(zhì)、維生素、無(wú)機(jī)鹽和水六大類(lèi)。其中蛋白質(zhì)、水、脂類(lèi)等是構(gòu)成機(jī)體的重要原料；糖類(lèi)、脂類(lèi)、蛋白質(zhì)等有機(jī)物是機(jī)體生命活動(dòng)的能源物質(zhì)；維生素和無(wú)機(jī)鹽對(duì)生命活動(dòng)起調(diào)節(jié)作用。3食物的消化消化是指食物通過(guò)消化管的運(yùn)動(dòng)和其在消化液的作用下被分解為可吸收成分的過(guò)程。消化的方式有細(xì)胞內(nèi)消化和細(xì)胞外消化兩種。消化的過(guò)程分為機(jī)械性消化和化學(xué)性消化。機(jī)械性消化是通過(guò)牙齒的咀嚼和胃腸的蠕動(dòng)，將食物磨碎、攪拌和消化液混合、輸送排出殘?jiān)纫幌盗邢艿倪\(yùn)動(dòng)機(jī)能。化學(xué)性消化是在生物體內(nèi)把蛋白質(zhì)、脂類(lèi)和糖類(lèi)等高分子物質(zhì)分解成結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能被吸收的小分子物質(zhì)的過(guò)程，它是依靠消化液中各種消化酶來(lái)完成的。4營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化產(chǎn)物以及水、無(wú)機(jī)鹽和維生素等，通過(guò)消化管壁粘膜上皮細(xì)胞進(jìn)入血液和淋巴的過(guò)程叫做吸收。小腸是吸收的主要部位，胃只能吸收少量酒精和水分，大腦能吸收水、無(wú)機(jī)鹽和部分維生素，小腸上皮細(xì)胞吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)時(shí)，水、甘油、膽固醇等是通過(guò)滲透、擴(kuò)散等作用來(lái)吸收的，葡萄糖、氨基酸、無(wú)機(jī)鹽離子等是通過(guò)主動(dòng)運(yùn)輸來(lái)吸收的。甘油和脂肪酸被吸收到小腸上皮細(xì)胞后重新合成脂肪、再外包卵磷脂和蛋白質(zhì)形成的膜，形成乳糜微粒。脂肪的主要轉(zhuǎn)運(yùn)途徑是淋巴，經(jīng)淋巴轉(zhuǎn)入血液，其余營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)途徑是通過(guò)血液循環(huán)。二、循環(huán)系統(tǒng)1循環(huán)系統(tǒng)的組成循環(huán)系統(tǒng)包括心血管系統(tǒng)和淋巴系統(tǒng)兩部分。血液循環(huán)是在由心臟和血管組成的密閉的心血管系統(tǒng)中進(jìn)行的。其中，心臟是血液循環(huán)的動(dòng)力器官，血管是血液循環(huán)的管道，瓣膜是使血液向一定方向流動(dòng)的特殊結(jié)構(gòu)。2血液循環(huán)途徑血液循環(huán)分為體循環(huán)和肺循環(huán)。體循環(huán)和肺循環(huán)的大體途徑歸納如下。3血液血液由血漿和血細(xì)胞組成。血漿是血液的液體部分，有運(yùn)輸血細(xì)胞、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和代謝產(chǎn)物的作用。血細(xì)胞包括紅細(xì)胞、白細(xì)胞和血小板三種。紅細(xì)胞有運(yùn)輸O2和CO2的功能，白細(xì)胞起防御和免疫作用，血小板能促進(jìn)止血和加速凝血。4心臟心臟為一中空的肌性器官。哺乳類(lèi)和人的心臟有左、右心房和左、右心室四腔室，由中隔分為不相通的兩半。同側(cè)心房和心室之間有房室口相通，左房室四有二尖瓣，右房室口有三尖瓣，它們都朝心室方向開(kāi)放，使血液只能從心房流入心室。右心房與上、下腔靜脈相連通，右心室與肺動(dòng)脈相連通，左心房與四條肺靜脈相連通，左心室與主動(dòng)脈相連通。在肺動(dòng)脈和主動(dòng)脈起始部位的里面，各有三個(gè)半月形的瓣膜，分別稱(chēng)為肺動(dòng)脈辯和主動(dòng)脈瓣，它們都朝動(dòng)脈方向開(kāi)啟，能阻止血液由動(dòng)脈返回心室。心臟有一套傳導(dǎo)系統(tǒng)，能自動(dòng)地、節(jié)律地發(fā)生興奮。心臟有心動(dòng)周期，心搏頻率和心輸出量等生理指標(biāo)。5血管根據(jù)結(jié)構(gòu)、功能和血流方向不同，血管分為動(dòng)脈、靜脈和毛細(xì)血管。動(dòng)脈是把血液從心臟輸送到身體各部分去的血管，動(dòng)脈的管壁厚。彈性大、管內(nèi)血流的速度快，心臟搏動(dòng)所引起的主動(dòng)脈管壁發(fā)生搏動(dòng)，這搏動(dòng)沿動(dòng)脈管壁向外周傳遞，就是脈搏。靜脈是把血液從身體各部分送回心臟的血管，與伴行的動(dòng)脈相比，靜脈管壁薄，彈性小，管腔大，管內(nèi)血流的速度慢。四肢靜脈的內(nèi)表面通常有防止血液倒流的靜脈瓣。毛細(xì)血管是連通于最小的動(dòng)脈與最小的靜脈之間的血管，毛細(xì)血管數(shù)量大，分布廣，管壁由一層扁平細(xì)胞構(gòu)成，管內(nèi)血流的速度極慢，是血液和組織液進(jìn)行物質(zhì)交換的部位。6淋巴系統(tǒng)淋巴系統(tǒng)是心血管系統(tǒng)的輔助部分。它由淋巴管、淋巴結(jié)、脾等組成。淋巴循環(huán)是未被毛細(xì)血管吸收的、可流動(dòng)的少量組織液進(jìn)入組織間隙的毛細(xì)淋巴管成為淋巴，逐級(jí)匯合進(jìn)入較大的淋巴管，通過(guò)淋巴結(jié)，最后經(jīng)左側(cè)胸導(dǎo)管和右側(cè)淋巴管進(jìn)入左、右鎖骨下靜脈的過(guò)程。7循環(huán)系統(tǒng)的作用循環(huán)系統(tǒng)能運(yùn)輸代謝原料和代謝廢物，保證機(jī)體新陳代謝的進(jìn)行；把內(nèi)分泌腺分泌的激素運(yùn)輸?shù)綑C(jī)體各部，執(zhí)行體液調(diào)節(jié)作用；運(yùn)輸白細(xì)胞和淋巴細(xì)胞，有免疫功能；維持機(jī)體內(nèi)環(huán)境的恒定，為生命活動(dòng)提供最適宜的條件。三、呼吸系統(tǒng)1呼吸系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu)呼吸系統(tǒng)由輸送空氣的呼吸道和進(jìn)行氣體交換的肺組成。呼吸道包括鼻、咽、喉、氣管和支氣管，通常把鼻、咽、喉劃為上呼吸道，氣管、支氣管劃為下呼吸道。鼻腔分成嗅部和呼吸部；喉是呼吸道的一部分，也是發(fā)聲器官；氣管反復(fù)分支為各級(jí)支氣管和細(xì)支氣管，再由終末細(xì)支氣管分支為呼吸性細(xì)支氣管，后者再經(jīng)分支連接肺泡管、肺泡囊和肺泡。肺是呼吸系統(tǒng)的主要器官，是氣體交換的場(chǎng)所，肺內(nèi)最小的呼吸單位是肺泡，肺泡由單層上皮細(xì)胞構(gòu)成，被毛細(xì)血管網(wǎng)包繞，保證了肺泡內(nèi)充分的氣體交換，肺泡外有豐富的彈性纖維，有助于吸氣后肺泡的彈性回縮。2呼吸的過(guò)程與原理呼吸過(guò)程包括三個(gè)連續(xù)的環(huán)節(jié)：（1）外呼吸（肺呼吸），指外界環(huán)境的氣體在肺部和體內(nèi)的氣體交換，包括肺的通氣和肺泡內(nèi)的氣體交換；（2）氣體在血液中的運(yùn)輸，氧由肺經(jīng)過(guò)血液循環(huán)運(yùn)送到組織，同時(shí)二氧化碳由組織運(yùn)輸?shù)椒?；?）內(nèi)呼吸（組織呼吸），指血液與組織細(xì)胞之間的氣體交換。肺的通氣與呼吸運(yùn)動(dòng)密切相關(guān)。胸部有節(jié)律地?cái)U(kuò)大與縮小稱(chēng)為呼吸運(yùn)動(dòng)。它包括吸氣和呼氣兩個(gè)過(guò)程。呼吸運(yùn)動(dòng)是由呼吸肌的舒縮活動(dòng)引起的，人體主要的呼吸肌有隔肌和肋間肌。由于呼吸運(yùn)動(dòng)形成了肺內(nèi)氣壓與大氣壓之間的壓力差，才使氣體能夠進(jìn)出肺泡，實(shí)現(xiàn)肺的通氣。肺泡內(nèi)的氣體交換和組織里的氣體交換都通過(guò)擴(kuò)散作用來(lái)實(shí)現(xiàn)。氣體交換的動(dòng)力是氣體壓力差，肺泡氣、動(dòng)脈血、靜脈血液、組織內(nèi)的氧氣分壓和二氧化碳分壓各不相同，彼此存在分壓差。于是氣體就從分壓高處向分壓低處擴(kuò)散?？傊窝h(huán)中毛細(xì)血管的血液不斷從肺泡獲得氧氣，放出二氧化碳；而體循環(huán)中毛細(xì)血管的血液則供給組織氧氣和接受來(lái)自組織的二氧化碳，從而不斷滿(mǎn)足細(xì)胞新陳代謝的需要。四、泌尿系統(tǒng)1排泄的概念與途徑人和動(dòng)物把新陳代謝的最終產(chǎn)物，多余的水和無(wú)機(jī)鹽，以及其他機(jī)體不需要或?qū)C(jī)體有害的物質(zhì)排出體外的過(guò)程，叫做排泄。人體的主要排泄器官是腎臟，此外還有皮膚的汗腺、肺和大腸。尿在腎臟里形成，經(jīng)輸尿管到達(dá)貯尿的膀就，最后由尿道排出體外。腎、輸尿管、膀胱和尿道組成泌尿系統(tǒng)。2腎臟的結(jié)構(gòu)腎臟是泌尿系統(tǒng)的主要器官。從腎臟的縱剖面看，腎實(shí)質(zhì)可以分為皮質(zhì)和髓質(zhì)兩部分。髓質(zhì)與漏斗狀的腎盂相連通。每個(gè)腎約由一百多萬(wàn)個(gè)腎單位以及集合管和少量結(jié)締組織組成。腎單位是腎臟的結(jié)構(gòu)和功能的基本單位，腎單位的組成與分布?xì)w納如下。腎單位包括腎小體、腎小管；腎小體位于皮質(zhì)，由腎小球、腎小囊組成；腎小管位于皮質(zhì)和髓質(zhì)，由近曲小管、髓袢細(xì)段、遠(yuǎn)曲小管組成。腎小管最終通入集合管，后者伸入腎盂，再由腎盂連接輸尿管。3尿的形成尿是由流經(jīng)腎單位的血液形成的，它包括三個(gè)步驟：（1）腎小球的濾過(guò)作用。血液流經(jīng)腎小球時(shí)，血液里除血細(xì)胞和大分子蛋白質(zhì)外，其余成分都能夠?yàn)V過(guò)到腎小囊腔中，生成原尿。（2）腎小管和集合管的重吸收作用。原尿中的葡萄糖、氨基酸、小分子蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)幾乎被全部主動(dòng)重吸收，水和Na、Cl、Ca2等大部分被重吸收，少量尿素也隨之被重吸收，肌酐則完全不被重吸收。（3）腎小管和集合管的分泌和排泄作用。腎小管上皮細(xì)胞可以把代謝產(chǎn)物的某些物質(zhì)如H、NH3等分泌到管腔中，或把血液中某些物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)到腎小管管腔中去。通過(guò)上述三個(gè)過(guò)程，最終形成終尿。五、內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)人體內(nèi)含有的大量液體，稱(chēng)為體液。體液分為細(xì)胞內(nèi)液和細(xì)胞外液。人體內(nèi)的細(xì)胞外液構(gòu)成了人體內(nèi)細(xì)胞生活的液體環(huán)境，這個(gè)液體環(huán)境叫做人體的內(nèi)環(huán)境。人體內(nèi)的細(xì)胞可以通過(guò)內(nèi)環(huán)境，與外界環(huán)境之間間接地進(jìn)行物質(zhì)交換。循環(huán)、消化、呼吸和泌尿系統(tǒng)與體內(nèi)細(xì)胞的物質(zhì)交換有密切的關(guān)系，神經(jīng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)則起著重要的調(diào)節(jié)作用。生理學(xué)家把正常機(jī)體在神經(jīng)和體液調(diào)節(jié)下，通過(guò)各個(gè)器官、系統(tǒng)的協(xié)調(diào)活動(dòng)，共同維持內(nèi)環(huán)境的相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，叫做內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)。內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)是機(jī)體進(jìn)行正常生命活動(dòng)的必要條件。第七節(jié)  人和動(dòng)物體內(nèi)有機(jī)物的代謝【知識(shí)概要】一、糖類(lèi)代謝糖類(lèi)是動(dòng)物和人生命活動(dòng)的主要能源。食物中的糖類(lèi)主要是淀粉。淀粉經(jīng)過(guò)消化分解成葡萄糖，被小腸吸收進(jìn)人血液循環(huán)，運(yùn)輸?shù)饺砀鱾€(gè)器官和組織中。糖類(lèi)在體內(nèi)主要有三個(gè)變化：氧化分解、合成糖元和轉(zhuǎn)變成脂肪等。1氧化分解氧氣供給不足時(shí)，葡萄糖通過(guò)酵解生成乳酸；在充分供給氧氣的條件下，葡萄糖經(jīng)過(guò)三核酸循環(huán)和呼吸鏈等途徑，徹底分解成二氧化碳和水。葡萄糖的有氧氧化是細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生能量最主要的方式，它比無(wú)氧酵解過(guò)程釋放的能量多，但后者為組織細(xì)胞在氧氣供應(yīng)不足時(shí)提供機(jī)體急需的能量。2合成糖元血液中的葡萄糖除了供細(xì)胞利用外，多余的部分在肝臟或肌肉等組織細(xì)胞中合成糖元貯備起來(lái)。肝糖元是能量的暫時(shí)貯備，當(dāng)血糖含量降低時(shí)，又可以分解成葡萄糖釋放到血糖中，使血糖含量得以維持在相對(duì)穩(wěn)定的水平。3轉(zhuǎn)變成脂肪若經(jīng)上述變化后，還有多余的葡萄糖，則可以轉(zhuǎn)變成脂肪，作為能源物質(zhì)貯備起來(lái)。另外，葡萄糖代謝的中間產(chǎn)物如丙酮酸、a酮戊二酸、草酸乙酸經(jīng)轉(zhuǎn)氨作用可以產(chǎn)生相應(yīng)的丙氨酸、谷氨酸、天冬氨酸。二、脂類(lèi)代謝食物中的脂類(lèi)主要是脂肪，還有少量的磷脂和膽固醇。脂肪消化的產(chǎn)物是甘油和脂肪酸，它們被吸收到小腸上皮細(xì)胞以后，大部分重新合成脂肪，經(jīng)淋巴循環(huán)進(jìn)入血液循環(huán)被運(yùn)送到脂肪組織貯存起來(lái)。脂肪也可以再水解成甘油和脂肪酸，甘油經(jīng)轉(zhuǎn)化后，通過(guò)酵解途徑進(jìn)入三羧酸循環(huán)而徹底氧化；脂肪酸經(jīng)氧化作用逐步氧化，釋放出的乙酰輔酶A通過(guò)三核酸循環(huán)徹底氧化。所以脂肪的主要功能是貯存和供給能量。此外，脂肪還有緩沖機(jī)械沖擊，保護(hù)和固定內(nèi)臟器官，以及保持體溫的作用。磷脂主要參與構(gòu)成機(jī)體的組織，也可以氧化分解，釋放能量，或轉(zhuǎn)變成脂肪。膽固醇主要是構(gòu)成機(jī)體的組織，也可以轉(zhuǎn)變成一些重要的化合物，如某些類(lèi)固醇激素和膽汁酸等。三、蛋白質(zhì)代謝食物中的蛋白質(zhì)在消化道內(nèi)被消化分解成氨基酸，氨基酸被小腸吸收后，通過(guò)血液循環(huán)輸送到全身各器官組織，主要發(fā)生四方面變化1合成各種組織蛋白質(zhì)，如血紅蛋白、肌球蛋白、肌動(dòng)蛋白等。2合成具有一定生理功能的特殊蛋白質(zhì)，如蛋白質(zhì)類(lèi)激素等。3氨基轉(zhuǎn)換作用，也稱(chēng)轉(zhuǎn)氨基作用在轉(zhuǎn)氨酶作用下，氨基酸上的氨基轉(zhuǎn)移到a一酮酸上，使后者變成相應(yīng)的氨基酸，原來(lái)的氨基酸失去氨基變?yōu)橄鄳?yīng)的酮酸。可用下式表示：     氨基酸       酮酸                 酮酸         氨基酸   在人和動(dòng)物體內(nèi)能夠合成的氨基酸，稱(chēng)為非必需氨基酸，如丙氨酸、甘氨酸、谷氨酸等十幾種。不能在人和動(dòng)物體的細(xì)胞內(nèi)合成，必須從食物中獲得的氨基酸，稱(chēng)為必需氨基酸，人體的必需氨基酸有8種：甲硫氨酸、賴(lài)氨酸、色氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、蘇氨酸、纈氨酸、異亮氨酸。4脫氨基作用氨基酸在氨基酸氧化酶的作用下，進(jìn)行氧化脫氨作用生成酮酸（不含氮部分）和氨（含氮部分）。氨在肝臟中經(jīng)鳥(niǎo)氨酸循環(huán)轉(zhuǎn)變成尿素而排出體外，酮酸經(jīng)三核酸循環(huán)氧化分解為二氧化碳和水，釋放能量，也可以合成糖類(lèi)和脂肪。四、三大有機(jī)物代謝的關(guān)系糖類(lèi)可以轉(zhuǎn)變成非必需氨基酸，氨基酸都可以轉(zhuǎn)變成糖類(lèi)和脂肪，糖類(lèi)和脂肪可以互相轉(zhuǎn)化。關(guān)于糖類(lèi)、蛋白質(zhì)和脂肪在動(dòng)物體內(nèi)的轉(zhuǎn)化關(guān)系可以概括如下：表示精尖轉(zhuǎn)彎成非必需氨某酸第八節(jié)  生物的呼吸作用【知識(shí)概要】一、呼吸作用的概念、類(lèi)型和生理意義生物的呼吸包括外呼吸和內(nèi)呼吸兩個(gè)步驟。外呼吸是指機(jī)體與外界環(huán)境之間的氣體交換。動(dòng)物通過(guò)呼吸器官、植物通過(guò)葉的氣孔與外界進(jìn)行氣體交換。內(nèi)呼吸是指細(xì)胞的呼吸，即呼吸作用。生物體內(nèi)的有機(jī)物在細(xì)胞內(nèi)經(jīng)過(guò)一系列的氧化分解，最終生成二氧化碳和水或其他產(chǎn)物，并且釋放出能量的過(guò)程叫做呼吸作用。生物的呼吸作用包括有氧呼吸和無(wú)氧呼吸兩種類(lèi)型，有氧呼吸是由無(wú)氧呼吸進(jìn)化而來(lái)的。有氧呼吸是高等動(dòng)植物進(jìn)行呼吸作用的主要形式。呼吸作用的生理意義主要表現(xiàn)在：呼吸作用為生物體的生命活動(dòng)提供能量，還為體內(nèi)其他化合物的合成提供原料。二、呼吸作用的過(guò)程1有氧呼吸的過(guò)程有氧呼吸最常利用的物質(zhì)是葡萄糖。有氧呼吸的反應(yīng)式：C6H12O66O2 6CO26H2O能量   有氧呼吸的全過(guò)程分為三個(gè)階段：（1）糖酵解，葡萄糖在無(wú)氧條件下分解為丙酮酸的過(guò)程。該階段在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行，可概括如下：C6H12O62NAD2ADP2Pi 2CH3COCOOH2NADH22ATP（2）三羧酸循環(huán)，在有氧條件丙酮酸徹底分解的過(guò)程。該階段在線(xiàn)粒體中進(jìn)行。三羧酸循環(huán)是糖、脂肪、蛋白質(zhì)和核酸及其他物質(zhì)的共同代謝過(guò)程。總式可概括為：（3）呼吸鏈和氧化磷酸化（生物氧化），前兩階段脫下的氫經(jīng)呼吸鏈的一系列電子傳遞體和氫傳遞體而逐步氧化，最后氫被氧接受，形成水。同時(shí)，呼吸鏈上氧化作用釋放的能量和ADP的磷酸化作用偶聯(lián)起來(lái)，形成大量ATP。該階段也在線(xiàn)粒體中進(jìn)行，和概括為：2無(wú)氧呼吸的過(guò)程細(xì)胞無(wú)氧呼吸的場(chǎng)所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)。無(wú)氧呼吸全過(guò)程分為兩個(gè)階段：（1）與有氧呼吸的第一階段相同。（2）在缺氧條件下，丙酮酸在不同酶的催化作用下，或脫羧形成乙醛，再被還原成乙醇；或直接被還原生成乳酸?？偡磻?yīng)式為：C6H12O62ADP2Pi2C2H5OH2CO22ATPC6H12O62ADP2Pi2C3H6O32ATP   高等植物無(wú)氧呼吸的主要形式是產(chǎn)生酒精，酵母菌和其他一些微生物能進(jìn)行酒精發(fā)酵。馬鈴薯塊莖、甜菜塊根、胡蘿卜和玉米胚的無(wú)氧呼吸也可以產(chǎn)生乳酸，乳酸細(xì)菌能進(jìn)行乳酸發(fā)酵。高等動(dòng)物和人體劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，骨骼肌組織出現(xiàn)無(wú)氧呼吸，產(chǎn)生乳酸。三、影響呼吸作用的因素一般來(lái)說(shuō)，凡是生長(zhǎng)迅速的植物種類(lèi)、器官組織和細(xì)胞，其呼吸均較旺盛，如幼根動(dòng)葉的呼吸強(qiáng)于老根老葉，生殖器官的呼吸強(qiáng)于營(yíng)養(yǎng)器官。影響呼吸作用的外界條件主要有溫度、氧氣和二氧化碳含量。四、呼吸作用的原理在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用由于呼吸是新陳代謝的中心，在栽培過(guò)程中，應(yīng)使呼吸過(guò)程正常進(jìn)行，還要注意調(diào)節(jié)與光合作用的關(guān)系。由于呼吸作用消耗有機(jī)物和放熱，所以，貯藏糧食和水果蔬菜時(shí)，又應(yīng)該控制一定條件，降低呼吸作用，以利安全貯存。第九節(jié)  微生物的新陳代謝【知識(shí)概要】一、微生物的營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型根據(jù)微生物所需要的能源、碳源的不同，可分為四大類(lèi)。見(jiàn)下表。微生物的營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型比較營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型能源碳源供氫體實(shí)例光能自養(yǎng)微生物光能CO2無(wú)機(jī)物藻類(lèi)、紅硫細(xì)菌、綠硫細(xì)菌光能異養(yǎng)做生物光能CO2有機(jī)化合物紅螺細(xì)菌化能自養(yǎng)微生物無(wú)機(jī)物氧化產(chǎn)生的化學(xué)能CO2或碳酸鹽硫細(xì)菌、硝化細(xì)菌、氫細(xì)菌、鐵細(xì)菌化能異養(yǎng)微生物有機(jī)物氧化產(chǎn)生的化學(xué)能主要是有機(jī)物，來(lái)自有機(jī)質(zhì)（腐生）或有機(jī)體（寄生）絕大多數(shù)細(xì)菌、放線(xiàn)菌，幾乎全部的真菌二、微生物的呼吸類(lèi)型微生物有不同的產(chǎn)能代謝途徑。以分子氧作為最終電子受體的生物氧化過(guò)程，稱(chēng)為有氧呼吸；以有機(jī)物（基質(zhì)未徹底氧化的產(chǎn)物如丙酮酸）作為最終電子受體的，稱(chēng)為發(fā)酵；以無(wú)機(jī)氧化物（如NO3、SO42、CO2）作為最終電子受體的，稱(chēng)為無(wú)氧呼吸。據(jù)此，微生物分為不同呼吸類(lèi)型，見(jiàn)下表。微生物的呼吸類(lèi)型比較呼吸類(lèi)型生活環(huán)境生物氧化方式實(shí)例好氧性微生物有氧有氧呼吸很多常見(jiàn)的細(xì)菌、放線(xiàn)菌、真菌厭氧性微生物缺氧無(wú)氧呼吸或發(fā)酵梭狀芽孢桿菌、產(chǎn)甲烷桿菌，乳酸菌等兼性厭氧微生物有氧缺氧均可有氧時(shí)，進(jìn)行有氧呼吸；缺氧時(shí)，進(jìn)行發(fā)酵或無(wú)氧呼吸酵母菌，硝酸鹽還原細(xì)菌等三、微生物的發(fā)酵類(lèi)型1乙醇發(fā)酵如酵母菌，在缺氧條件下將葡萄糖經(jīng)糖酵解途徑分解成丙酮酸，丙酮酸脫羧生成乙醛，乙醛被還原成乙醇。工業(yè)上用于釀酒和生產(chǎn)酒精。2乳酸發(fā)酵進(jìn)行乳酸發(fā)酵的主要是細(xì)菌。它們利用糖經(jīng)糖酵解途徑生成丙酮酸，丙酮酸還原產(chǎn)生乳酸。用于制泡菜、青貯飼料及乳酪、酸牛奶等乳酸發(fā)酵制品。3丙酸發(fā)酵葡萄糖經(jīng)糖酵解途徑生成的丙酮酸可羧化形成草酸乙酸，后者還原成琥珀酸，再脫羧產(chǎn)生丙酸。丙酸細(xì)菌多見(jiàn)于動(dòng)物腸道及乳制品中。4混合酸發(fā)酵是大多數(shù)腸桿菌的特征，如大腸桿菌的發(fā)酵產(chǎn)物中有甲酸、乙酸、乳酸、琥珀酸、二氧化碳和氫氣等。5丁酸發(fā)酵如專(zhuān)營(yíng)厭氧的梭狀芽抱桿菌，丁酸是其特征性的發(fā)酵產(chǎn)物。用于工業(yè)上產(chǎn)生丙酮、丁醇。四、生物新陳代謝的基本類(lèi)型新陳代謝是生物體最基本的生命活動(dòng)過(guò)程，是活細(xì)胞中全部化學(xué)反應(yīng)的總稱(chēng)。它包括同化作用和異化作用兩方面。按照自然界中生物體同化作用和異化作用方式的不同，新陳代謝的基本類(lèi)型可分為以下幾種類(lèi)型。同化作用類(lèi)型有自養(yǎng)型和異養(yǎng)型兩種。自養(yǎng)型就是攝取無(wú)機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)樽陨斫M成物質(zhì)并儲(chǔ)存能量的同化作用類(lèi)型，包括光能自養(yǎng)型、化能自養(yǎng)型；異養(yǎng)型就是攝取現(xiàn)成有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)樽陨斫M成物質(zhì)并儲(chǔ)存能量的同化作用類(lèi)型。異化作用類(lèi)型有需氧型（有氧呼吸型）和厭氧型（無(wú)氧呼吸型）。需氧型即要攝取氧，徹底氧化分解有機(jī)物并釋放大量能量的異化作用類(lèi)型；厭氧型即在缺氧條件下，將有機(jī)物不徹底分解并釋放少量能量的異化作用類(lèi)型。